Tworzenie klastra Raspberry Pi to zabawny sposób na głębsze zrozumienie systemów obliczeniowych i serwerowych. Ale czym jest klaster Raspberry Pi, jak go utworzyć i do czego można go używać po zakończeniu kompilacji?
Co to jest klaster Raspberry Pi?
Hosting stron internetowych, analizowanie gęstych danych i renderowanie cyfrowych materiałów wideo to tylko kilka przykładów zadań obliczeniowych, które wymagają dużej mocy obliczeniowej. A zapotrzebowanie na tę moc stale rośnie.
Zapewnienie wystarczających zasobów do zaspokojenia potrzeb takich zadań można osiągnąć zarówno w pionie, jak iw poziomie. W przypadku wzrostu pionowego pojedynczy komputer jest optymalizowany pod kątem wytwarzania jak największej mocy obliczeniowej. Kontrastuje to ze wzrostem poziomym, w którym do systemu dodawane są dodatkowe komputery.
Przykładem poziomej optymalizacji systemu są klastry obliczeniowe Raspberry Pi. Jeden Raspberry Pi działa jako jednostka główna, która dostarcza instrukcje do zbioru węzłów Raspberry Pi, które obsługują zadania. Konfiguracje klastrów Raspberry Pi CM4 są również znane jako Brambles. Zamiast Compute Module 4s możesz użyć standardowego Raspberry Pi 4s (lub innych modeli), ale CM4 jest bardziej usprawniony, jeśli potrzebujesz kompaktowego, wydajnego klastra.
Możesz użyć klastra Raspberry Pi CM4 do hostowania serwerów gier wideo, zarządzania systemem automatyki domowej i nie tylko. Ale dlaczego miałbyś chcieć zbudować klaster RPi?
Po co budować klaster Raspberry Pi?
Istnieje kilka kluczowych powodów, dla których warto zbudować klaster Raspberry Pi, zamiast kupować mocniejszy komputer, który wykona tę pracę za Ciebie.
- Stabilność i niezawodność: Klaster Raspberry Pi zapewnia stabilność i niezawodność, dodając nadmiarowość do systemu. Oznacza to, że awaria płyty nie zatrzyma działania Twojego klastra, a zadania będą współdzielone przez funkcjonalne RPi. Rozłożenie złożonych zadań obliczeniowych na wiele płyt głównych może również zapewnić większą stabilność niż wykonywanie tych samych zadań na jednej.
- Wydajność: Chociaż klaster Raspberry Pi nie zwiększa mocy ani jednej płyty głównej, nadal umożliwia poprawę ogólnej wydajności systemu. Zadania są obsługiwane jednocześnie na wszystkich tablicach w klastrze, zamiast jednej tablicy, która musi wykonywać wszystkie ciężkie zadania.
- Skalowalność: Klastry komputerów są generalnie łatwiejsze do skalowania w górę iw dół niż pojedyncze maszyny. Możesz dodawać i usuwać karty RPi zgodnie z bieżącymi potrzebami klastra, a wszystko to bez marnowania drogiego sprzętu.
- Koszt: Raspberry Pis są niewiarygodnie przystępne cenowo w porównaniu do komputerów stacjonarnych i laptopów. Możesz zdobyć zestaw Raspberry Pis dla swojego klastra za mniej niż cena jednego komputera, a wszystko to bez uszczerbku dla dostępności zasobów.
- Uczenie się: Tworzenie klastra Raspberry Pi to dobry sposób na zapoznanie się z wieloma różnymi tematami. Możesz dowiedzieć się więcej o zarządzaniu serwerem, obsłudze baz danych, przechowywaniu w chmurze i wielu innych kwestiach, eksperymentując z własnym klastrem.
Jak zbudować własny klaster Raspberry Pi
Tworzenie klastra obliczeniowego Raspberry Pi można podzielić na dwie główne grupy zadań; sprzęt i oprogramowanie. Na obie te grupy ma wpływ cel, jaki masz na myśli dla swojego klastra, dlatego ważne jest, aby wiedzieć, do czego będziesz używać klastra, zanim go zbudujesz.
Wybór tablic klastrowych Raspberry Pi
Wybór płyt klastrowych Raspberry Pi, których będziesz używać w swoim klastrze, może być mylący. Te dwa przykłady powinny dać ci lepsze wyobrażenie o tym, czego szukać, a także ogólnie odnieść się do zakresu klastrów Raspberry Pi.
- Klastry RPi automatyki domowej: Od żarówek po zamek w drzwiach wejściowych — prawie wszystko w nowoczesnym domu można zautomatyzować. Raspberry Pis to świetne mózgi do automatyki domowej, a zbudowanie klastra RPi to świetny sposób na obsługę każdego używanego urządzenia. Podczas gdy Raspberry Pi 4 Model B ma sens jako główna płyta główna w tego rodzaju konfiguracji, budowanie całego klastra przy ich użyciu byłoby marnotrawstwem. Na przykład systemami takimi jak oświetlenie Philips Hue można sterować za pomocą płyt o niższym poborze mocy. To sprawia, że warto wybrać każdy z Raspberry Pis w swoim klastrze automatyki domowej na podstawie zadania, które będą wykonywać.
- Klastry RPi serwerów gier wideo: Tworzenie serwerów dla gier takich jak Minecraft jest jednym z najczęstszych zastosowań klastra RPi. Potrzebujesz tyle mocy obliczeniowej, ile możesz uzyskać dla takiej aplikacji, ale nie potrzebujesz dodatkowych funkcji, takich jak łączność USB dla każdej płyty. To sprawia, że Raspberry Pi CM4 jest dobrym wyborem w tym przypadku użycia. Moduł obliczeniowy 4 wymaga do działania płyty nośnej, ponieważ nie ma żadnych wbudowanych wejść/wyjść, ale można znaleźć płyty nośne klastrów, które dobrze sprawdzają się w przypadku serwerów gier.
Raspberry Pi CM4 ma taką samą moc jak RPi 4, ale jest przeznaczony do systemów głęboko osadzonych i do użytku na płytach nośnych. Pi CM4 nie ma wbudowanego wejścia/wyjścia, które można znaleźć w jego odpowiedniku, ale zwykle ma niższą cenę, co czyni go dobrym wyborem dla wielu projektów klastrowych.
Dodatkowy sprzęt klastra Raspberry Pi
Oprócz komputerów wybranych do klastra, aby rozpocząć, wymagany jest dodatkowy sprzęt. Będziesz potrzebował przełącznika sieciowego, aby połączyć ze sobą swoje płyty, karty microSD i zewnętrzny dysk SSD/HDD do przechowywania oraz wszelkie komponenty specyficzne dla twojego projektu.
Osoby korzystające z Raspberry Pi CM4 i płyty nośnej klastra nie będą potrzebować przełącznika sieciowego ani zewnętrznego zasilania dla każdej płyty, ponieważ płyta nośna będzie miała wbudowane te komponenty.
Wybór oprogramowania klastra Raspberry Pi
Tworzenie klastra obliczeniowego Raspberry Pi to zabawny i wciągający proces, ale także wyzwanie. Rozpoczęcie w prosty sposób to dobry sposób na zapoznanie się z podstawami przed wypróbowaniem bardziej skomplikowanych projektów. W związku z tym zaleca się używanie Raspberry Pi OS na płycie głównej i Raspberry Pi OS Lite na płytach z węzłami, gdy zaczynasz.
Na początku warto postępować zgodnie z przewodnikiem zainstalować system operacyjny Raspberry Pi na swojej tablicy, aby upewnić się, że nie przegapisz żadnych kroków.
Do czego można wykorzystać klaster Raspberry Pi?
Istnieje wiele różnych przypadków użycia płyty klastrowej Raspberry Pi, ale prawdopodobnie najbardziej interesują Cię te, których możesz używać w domu. Warto samemu przeprowadzić badania, aby znaleźć sposoby na maksymalne wykorzystanie klastra Raspberry Pi.
Hosting witryny Raspberry Pi CM4
Strony internetowe są bardzo trudne do hostowania na jednym komputerze. Podczas gdy większość witryn internetowych jest lekka i działa szybko, gdy ma jednego użytkownika, dodanie większej liczby odwiedzających dramatycznie zwiększa obciążenie pracą. Klaster Raspberry Pi Compute Module 4 może podzielić to obciążenie między każdego z Twoich Pis, aby ułatwić im pracę.
WordPress jest doskonałym kandydatem do tego pomysłu, oferując bezpłatną platformę CMS do budowy witryny. Oczywiście możesz również rozważyć zbudowanie od podstaw witryny hostowanej przez Raspberry Pi.
Płyty Raspberry Pi CM4 to dobry wybór do hostingu witryn internetowych, ponieważ nie potrzebujesz, aby każda płyta miała własne porty we/wy do takiego projektu. Zbudowanie klastra w ten sposób zmniejszy również jego ślad.
Hosting serwerów gry Minecraft Raspberry Pi
Zapewnienie użytkownikom możliwości hostowania własnych serwerów jest jedną z kluczowych zalet gier takich jak Minecraft. Możesz ustawić własne zasady i zezwalać na grę tylko tym osobom, z którymi chcesz grać na swoim serwerze, a wszystko to bez konieczności dawania pieniędzy zewnętrznej firmie hostingowej.
Możliwe jest zbudowanie serwera Minecraft na klastrze Raspberry Pi przy użyciu Kubernetes i Helm, a do wykonania zadania nie potrzebujesz nawet najnowszych płyt głównych. Jak pokazano w ten projekt na GitHubie, możesz zbudować serwer Minecraft z zaledwie Raspberry Pi 4 Model B i garstką Raspberry Pi 3. Im więcej graczy dodasz, tym więcej zasobów będziesz potrzebować, ale Twój klaster można łatwo skalować.
W podobnym duchu możesz też zamień Raspberry Pi CM4 w konsolę do gier retro, chociaż nie potrzebujesz do tego klastra.
Udostępnianie plików i chmura Raspberry Pi
Budowa serwera NAS lub systemu udostępniania plików dla domu lub małej firmy nigdy nie była łatwiejsza z pomocą klastra Raspberry Pi. Narzędzia takie jak Samba nie wymagają klastra do poprawnego działania, ale posiadanie klastra na miejscu umożliwi obsłużenie znacznie większej liczby transferów danych, niż byłoby to możliwe na pojedynczej płycie RPi.
Do tego typu projektów możesz użyć dowolnych płyt, chociaż Raspberry Pi CM4 i Raspberry Pi 4 Model B oferują największą przepustowość. Możesz określić limity wykorzystania zasobów dla każdego użytkownika, aby mieć pewność, że Twój klaster udostępniania plików nie utknie w martwym punkcie.
Nauka za pomocą klastra obliczeniowego Raspberry Pi
Zbudowanie własnego klastra obliczeniowego Raspberry Pi to jeden z najlepszych sposobów na zdobycie wiedzy o zarządzaniu serwerem, superkomputerach i wielu innych tematach. Może to pomóc w przygotowaniu się do kariery w świecie technologii, a nawet poprawić umiejętności majsterkowania, ale tak czy inaczej będzie to warte wysiłku.
